[发明专利]增材制造的可扩展有限元模拟

摘要

使用用于零件级模拟的数值方法提供准确、可扩展和可预测的3D打印模拟的方法和系统。复杂的零件可以使用独立和任意的网格离散化成有限元。使用将有限元网格与打印机的工具路径信息在几何意义上组合在一起的相交模块，对打印机的真实增材制造工具路径和打印时间进行模拟并应用于有限元的网格。这允许非常精确地模拟局部加热效应，并且允许在给定相交模块在打印模拟中的任何给定时间对有限元的部分小面和体积的计算时精确地计算冷却评估。

主权项

一种模拟现实世界对象的增材制造的方法，所述方法包括：通过与存储器通信的处理器使用任意密度的任意网格将所述现实世界对象的表示离散化为多个有限元，所述有限元是所述现实世界对象的几何部分的表示；将所述有限元存储在所述存储器中；将由所述处理器依据时间来确定现实世界增材制造序列以由现实世界增材制造设备用于制造所述现实世界对象，所述增材制造序列包括多个时间步骤并且指示制造由所述有限元表示的现实世界对象的部分的顺序；以及对于所述增材制造序列的每个时间步骤：由所述处理器模拟根据所述增材制造序列制造所述有限元中的有限元的任意几何层；由所述处理器根据所述增材制造序列确定层的相对应的位置处的模拟的热通量的序列，所述模拟的热通量说明当模拟所述层的制造时所述层内的模拟的增材制造设备的热源的路径和强度；在所述存储器中与对应于所述层的有限元相关联地存储所述模拟的热通量的表示；以及对于具有模拟制造层的每个有限元：由所述处理器确定所述有限元的当前暴露的部分表面区域；通过所述处理器基于所述有限元的当前暴露的部分表面区域来模拟所述有限元的冷却；以及在所述存储器中，基于所述有限元的模拟的冷却来更新与所述有限元相关联的模拟的热通量的表示。